UN SOLO ELETTRONE PUO' BASTARE, ALLE VOLTE

 

J. Am. Chem. Soc. 1931, 53, 9, 3225–3237

Settembre 1931:

Il fenomeno di risonanza della meccanica quantistica, che fornisce l'energia del legame chimico a elettroni condivisi, si verifica anche tra due atomi diversi quando si forma un legame a coppia di elettroni, grazie all'identità dei due elettroni. Tuttavia, se è disponibile solo un elettrone, in generale non ci si aspetta la risonanza. Le applicazioni della teoria delle perturbazioni del primo ordine della meccanica quantistica a un sistema di due nuclei e un elettrone, sebbene non portino a risultati numerici accurati, sono illuminanti. Si scopre che, con due nuclei di carica diversa, si verificano nella maggior parte dei casi solo stati repulsivi, così che Li + H + o Li+ + H non formerebbero una molecola stabile LiH+. Solo quando il sistema non perturbato è degenere o quasi degenere, come in H₂⁺ dove i due nuclei hanno la stessa carica, esiste un'energia di risonanza che porta alla formazione di una molecola. Il criterio per la stabilizzazione di un legame a singolo elettrone mediante energia di risonanza è il seguente: un legame stabile a singolo elettrone può essere formato solo quando esistono due stati elettronici concepibili del sistema con essenzialmente la stessa energia, in cui gli stati differiscono per il fatto che in uno c'è un elettrone non accoppiato legato a un atomo, e nell'altro lo stesso elettrone non accoppiato è legato al secondo atomo.

Non so se cogliete il dettaglio: Pauling dice che si è fatto i conti (secondo la Teoria delle Pertubazioni, con le correzioni del primo ordine) e che dai conti esistono le condizioni per cui un legame covalente con un singolo elettrone può essere stabile. Si è fatto i conti nel 1931, trovando le soluzioni numeriche delle equazioni di Schoedinger approssimate senza computer - regolo calcolatore, tavole dei logaritmi e via (la Teoria delle Perturbazioni è la zia della DFT, Density Functional Theory, cioè di roba che da decenni si fa solo e unicamente grazie ai computer).

93 anni dopo cosa succede? All'Università di Hokkaido riescono a sintetizzare un composto in cui si realizzano le condizioni per un legame con un singolo elettrone.

https://cen.acs.org/synthesis/Single-electron-carbon-carbon-bond/102/web/2024/09

 

 

E non solo lo sintetizzano, riescono pure a cristallizzarlo (quindi a isolarlo come composto puro). Come aveva calcolato Pauling, a mano, quando ci sono le condizioni il legame con un singolo elettrone è stabile.

PS: Generalmente e fino ad oggi, quando si tratta di legame chimico sperimentato, ogni legame è caratterizzato da una coppia di elettroni - con spin antiparalleli, etc etc. E diffidate di chi dice che c'è da cambiare il libri di chimica, è la solita "leggera imprecisione".